RFID技術在養豬生產中的應用

（廣東科貿職業學院，廣州 510430）

RFID技術在養豬生產中的應用

李 翀

（廣東科貿職業學院，廣州 510430）

近年來隨著我國規模化養殖業的迅速發展，豬場集約化程度不斷提高，規模養殖迅速擴大，養豬行業融入現代化信息管理技術越來越重要。目前國內外已有多家公司開發了基于RFID的自動化養豬系統，并成功應用在許多養豬場中，取得了可觀的效益。文內介紹了無線射頻識別技術（Radio Frequency Identification，RFID）的技術特征，基于RFID的智能養豬管理系統，闡述了RFID技術在生豬養殖中的應用，并就目前該技術在實際應用中存在的主要問題提出思考和展望。

智能養豬；RFID技術；管理系統與應用

近年來，我國規模化養豬業蓬勃發展，與此同時也伴隨著激烈的市場競爭及食品安全等巨大壓力。隨著科學技術的發展和進步，信息化技術、自動化控制、人工智能和系統集成等新技術開始廣泛地應用于養豬業的實際生產過程中。新技術的應用在降低養豬業生產成本、提高生產效率以及在實際生產過程中的集中管理、提高流通效率等方面都發揮著巨大作用，為規模化養豬業實現精準養殖奠定了基礎。

當前我國養豬業的養殖方式正在逐步向集約化、規模化的方向發展，由傳統的粗放式散養向中等養殖規模甚至大規模跨地域的集中養殖方式發展，在養殖模式上有了一定的改進，但對于精準養殖仍存在不少問題：飼養設備自動化水平低、缺乏智能化特性、勞動強度大、豬舍環境設施簡陋、不能滿足信息化養殖的需求、養殖場管理模式陳舊、生產效率低下等[1]。

有鑒于此，近年來發展迅速的RFID成為當前各國建立可追溯體系的最佳選擇，2006年7月1日起我國開始施行的《畜禽標識和養殖檔案管理辦法》更是對畜禽標識做了明確規定。目前國內外養豬業中已開始逐步推廣應用基于RFID的智能養豬管理系統，利用RFID非接觸式自動識別技術實現對豬只的綜合管理甚至個體的精確飼養，對養殖環節的全過程實施有序管理和監控，使養豬產業邁入信息化、智能化的時代[2]。

圖1 RFID系統組成結構

1??RFID概述

RFID作為運動物體的自動識別技術日益成熟。RIFD識別技術是一種通過交變磁場、電磁場利用射頻信號將信息以非接觸方式進行雙向數據通信，并通過其負載的信息數據來實現目標對象自動識別的技術[3-4]。

由于具體的應用需求和使用環境不同，RFID系統的組成也略有不同。一般情況下，一個RFID系統由信號發射機/接收機、編程器、發射/接收天線等部分組成[5-7]。如圖1所示。

在RFID系統的實際應用中，模塊與模塊的交互通過數據流來實現：RFID電子標簽由耦合元件及芯片組成，具有唯一編碼；讀寫器利用發射天線對外發射無線信號，當RFID電子標簽進入發射天線的工作區域內時產生感應電流自動激活，通過天線將自身存儲的編碼等數據信息自動發射出去；系統通過天線接收到電子標簽發出的射頻信號后，經調節器將信號傳輸到讀寫器對信息進行調制解碼并傳送至計算機，由計算機判斷標簽的合法性，并根據不同的項目需求設定的程序做相應的處理，實現相應的功能。

與常規條形碼技術相比較，RFID射頻技術最大的特點就是非接觸性，其識別過程可以無須人工干預，支持對運動物體的自動識別和多標簽的同時識別，能夠存儲大量數據，非常適合用于自動化識別系統。同時RFID電子標簽的封裝保證了使用的安全性，環境適應能力很強，不易損壞。多種類型的RFID技術方案能夠最大程度地滿足不同應用情況下的性能、成本需求。

2??RFID在畜牧業中的應用

隨著RFID技術的出現和發展，牲畜自動化喂養系統開始在畜牧業中得到廣泛應用。美國奧斯本公司設計的全自動母豬飼喂系統TEAM、全自動種豬生產性能測定系統FIRE、生產育肥自動分階段飼養系統Weight Watch，荷蘭Nedap公司的Velos自動群養系統，法國ACEMO母豬多功能自動喂養系統，德國Big Dutchman公司的CALLMATIC2智能飼養管理系統等[8-9]，以及我國依瑪克公司設計的奶牛精確飼養系統和產奶自動計量管理系統等多種牲畜飼養和管理系統都是以RFID電子標識的使用為前提和基礎[10]。

在中國，2002年起開始實行動物免疫標識制度，《中華人民共和國畜牧法》明確規定養殖者必須為畜禽建立養殖檔案，進行標識；2006年國家農業部67號令頒布的《畜禽標識和養殖檔案管理辦法》，正式啟動建設“動物標識與疫病可追溯體系”并于2007年起進行全國范圍的推廣；2009年頒布并實施的《中華人民共和國食品安全法》則從制度上對肉食品的安全監管體系、風險監測、安全事故的處置和評估等進行了進一步補充和完善[11]。國內研究機構和生產企業在商品豬的精確飼養以及信息化質量控制方面的研究也已取得了不少進展。

在“十五”國家“863”計劃中，江蘇省農業科學院農業資源與環境研究中心的陸昌華等獲資助，在《工廠化豬肉安全生產溯源數字系統的設計》項目中綜合應用個體標識、一維和二維條碼標簽、RFID射頻電子標簽等技術，與傳統養豬行業和加工業結合，構建了適合中國國情的豬肉監控可追溯系統，設計了生產過程中藥物殘留、違禁添加劑和重金屬的數字化預警系統方案。

中國農業大學水利與土木工程學院的謝菊芳等提出了對肉豬生長過程中飼料、獸藥的使用監管和對其生長的環境條件進行一般性安全監控和管理方法，設計了“肉豬工廠化生產質量安全監控系統”。

2006年，國家金卡工程電子標簽應用試點項目“四川牲畜、食品產業鏈電子標簽管理系統”啟動，為首批1萬頭生豬加裝了基于RFID技術的射頻芯片，首次建立生豬產業鏈數據庫。

廣東省農業機械研究所的智能母豬群養管理系統，在母豬群體飼養環境下對母豬的整個繁殖周期進行自動化飼養管理，達到高效率豬場管理和生產的目的。系統為每頭母豬配備唯一標識的電子耳標；采用大欄群養方式，豬只可以自由活動和自由選擇采食時間，杜絕因等待采食而產生采食應激和攻擊行為，同時實現了個體飼喂，確保個體不至超熱能采食；群養母豬的有效活動區域增加，保留豐富各樣的母豬行為特性，有助于保持群體內各母豬的體型均勻度；提高了仔豬的初生重和成活率；減少保健和治療用的藥物使用量，降低了藥物等成本。另外，發情探測站及分離站能夠實現自動發情鑒定、個體識別分群、自動噴色記憶及自動分離[12]。

廣興智能型種豬測定系統，主要應用于種豬品種選育中的種豬生長性能自動化測定，通過對豬只的24 h不間斷實時監控、精確的數據采集和計算，用分析數據和圖表準確表示出種豬的生長性能，為種豬的優選優育提供科學依據。系統把RFID、計算機遠程控制遠程通訊和數據庫管理等技術和種豬測定要求有機結合起來，解決了種豬在群體飼養情況下豬只個體的自動識別，采食量和體重的自動稱取，數據資料的自動記錄，主控電腦根據上傳數據自動建立數據庫，自動形成各種測定報告歸類匯總，有效可靠準確地解決了豬生長過程數據的自動采集記錄及處理，消除了傳統方法的弊端。

3??主要問題及對策

雖然國外廠商的智能養豬系統性能不俗，但造價不菲，電子耳標成本較高，對我國養殖企業來說難以接受。當前市場上的國外自動化養豬設備種類少，價格高，現有系統并不完全符合國內養殖的實際情況，在復雜多變的養殖環境中難以及時解決相關的技術問題，使得養豬場需要承擔較大風險。國內智能母豬群養管理系統和種豬性能測定系統從國情出發，適應我國養殖戶的實際需求，以較低廉的價格提供了國外自動化養豬系統的絕大部分功能，但在軟件上仍舊采用與國外同類產品類似的C/S架構的管理系統，缺少網絡化的協同管理功能，更適于在單一養豬場環境中使用，在我國規模化養豬產業迅速發展的今天，難以實現對成規模跨地域的養殖環境的監控和管理。隨著我國養豬產業規模化、集約化程度的不斷提高，大規模跨地域養殖企業的出現，立足國內養豬生產實踐需要，自主研制開發支持跨地域生產環境、將網絡技術和數據庫技術與智能養豬有機結合的系統和設備，經濟、有效地對跨地域規模化養殖環境實現智能養殖和信息化管理成為當前我國自動化養豬系統亟待解決的問題。

圖2 基于RFID的規模化智能養豬管理系統三層結構圖

為滿足跨地域規模化的養豬企業在精準養殖、智能養殖上的需求，結合國情現狀，應融合網絡技術Web Services和RFID技術相結合[13]，構建向跨地域規模化的養豬企業提供基于RFID的規模化智能養豬管理系統。實現規模化養殖環境中豬只的數據采集與監控與網絡技術的有機結合，結束當前規模化養豬企業人工匯總單一生產環境數據的現狀，提高生產、管理效率。

結合我國養豬業的實際情況，為了滿足不同養殖領域中跨地域規模化養殖企業多種養殖形式的實際需求，基于RFID的規模化智能養豬管理系統可采用信息管理子系統和智能養豬子系統的兩級三層結構進行設計，如圖2所示。

基于RFID的規模化養豬管理系統遵循豬只自由采食的實踐生產規律，利用無線射頻識別技術——RFID電子耳標實現測定豬只個體身份的準確快速自動識別，為佩戴RFID電子耳標的每頭豬都建立電子檔案。在無人值守情況下，在養豬場自動飼養過程中利用電子秤來自動采集豬只的生產信息，并將各個地區養豬場所收集到的數據通過網絡傳輸至企業管理平臺。管理平臺采用B/S架構，將Web Services技術應用于RFID智能養豬管理系統，實現人機交互以及對RFID、自動飼養設備的控制，自動識別數據的有效性并進行統計分析，生成生產數據統計圖形，為養豬工作中的重要生產數據測定提供重要的依據。養豬場操作人員和企業管理人員只需使用瀏覽器就可以登錄管理平臺進行數據處理和維護，提高各養殖場的數據處理速度和準確性。

系統提供統一接口，可根據養殖企業實際生產需求掛載應用相關領域的基于RFID的智能養豬系統進行生產管理，實現對豬只個體標識的識別、信息的自動采集、飼喂的智能管理。不同的生產實體中所采集的數據信息通過互聯網絡匯集到頂層的企業管理平臺——信息管理子系統，由管理平臺自動甄別數據有效性并進行統計分析。通過RFID技術對養殖要素的自動監測，經管理系統統計匯總各養豬場的實時養殖數據，為企業管理人員提供各類報表，快速定位問題養豬場和異常豬只具體養殖情況，為規模化、跨地域養殖工作中的重要生產數據測定提供重要的依據，為企業科學養殖提供決策支持。

4??展望

利用RFID中間件技術實現對多種養殖方式RFID智能養豬系統的集成，使不同養殖方式的養殖數據信息都能通過互聯網自動匯集到管理平臺，實現統一管理，能夠有效解決對規模化跨地域的智能養豬應用中對多種養殖方式的智能養豬系統的支持和多養殖場數據采集管理的功能需求。然而，在功能應用和管理方面還有很多可以改進和完善的地方：如何改善RFID電子耳標在豬只的養殖過程中隨著豬只運動和啃咬導致的掉標問題；如何降低RFID電子標簽成本的問題；如何結合移動互聯網實現管理系統在移動終端上的應用問題，等等。這些問題都有待我們在實踐中去探索和完善。

我們相信，未來隨著RFID技術應用的不斷推進，成本的降低和技術標準的統一，基于RFID的規模化智能養殖技術將會擁有更加廣闊的發展前景。

[1] 顏世濤，閆銀發，宋占華等. 奶牛個體智能化精料變量補飼系統設計與試驗[J].農業機械學報，2011，42(2)：168-172

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[3] 耿麗微，錢東平，趙春輝.基于射頻技術的奶牛身份識別模塊[J] .農業工程學報，2009，25(5)：137-140.

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[11] 劉剛.畜禽標識和養殖檔案管理辦法[J].科學養殖，2006，(9)：5

[12] 農業部種豬質量監督檢驗測試中心（廣州）簡介.http：// www.gdswine.com/plus/view.php？aid=120098.June 11，2011.

[13] 魏登峰.基于Web Service的RFID信息網絡系統的構建[D].上海師范大學，2010.

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